Conception d'un trike tadpole en bois

bonjour a tous.
J'aimerais me lancer dans la construction d'un trike tadpole en bois inspiré du modèle de Boris Beaulant: http://blog.borisbeaulant.com/2009/07/images-dun-velo-en-bois/
Je suis tombe sur son blog un jour en faisant des recherches sur les trikes (je me vois bien faire mes trajets domicile travail dans ce genre d'engins :-)) et, étant passionne de menuiserie, je me suis dit qu'il m'en fallait un :-)

Mon problème est que j'ai pas mal de difficultés a visualiser les contraintes mécaniques imposées a ce type de structures.
j'ai bien compris que la roue arrière avait tendance a chasser sur le cote dans les virages (c'est pour ca que BO a du trianguler a posteriori sa structure) mais quelle est l'intensité des forces qui s'exerce typiquement?
Quelles forces s'exercent aussi sur le bras du pédalier?
Quelqu'un pourrait il faire un schéma représentant les forces principales a prendre en compte lors de la conception d'un trike? (cela pourra servir aussi a d'autres auto-constructeurs).

merci.

Bonjour
As-tu lu le récit de la construction du tricycle en bois de Bo?

oui j'ai fait le tour, c'etait tres interessant mais il n'y a pas beaucoup d'infos sur la rdm et les contraintes mecaniques.
Pour le moment je réfléchi au plan du mien et je ne sais pas vraiment ou renforcer ma structure et ou je peut y aller plus molo (d'autant plus qu'avec le bois il faut réfléchir avec les caractéristiques anisotropiques)

Bonjour,

3dsman...
Ce pseudo est en rapport avec 3D Studio ?

J ai jamais construit de trike en bois et meme pas de trike du tout!En fait j ai l experience des deriveurs legers en bois
Mais les remarques que j avais postees dans la construction de Bo se sont averees constructives
Donc pour connaitre la force maxi sur la pedale ,mettre le pese personne contre le mur,s adosser a l autre mur et appuyer!!!!!!!!!
En fait le probleme de la bome qui tient le pedalier seras celui de la torsion
Perso je ferais un caisson en CP genre 80 mmx 50mm avec du cp de 6mm
cela dit intuitivement
mais si on est un puriste du lamelle colle il faudras l evider pour pas trop alourdir
pour la force sur la roue arriere ,elle est lmitee par l adherence du pneu
donc si je pousse avec 30 kg au niveau de l axe de roue et que ca derape ,ca veut dire que la force laterale au niveau du pneu est legerement inferieure a 30 kg

donc pendant que le cadre est en elaboration si tu mets un poids de 30 kg attache a la jante (le trike fixe a l horizontale) et que ca part dans tout les sens c est que c est trop leger

Si tu veux modeliser toutes les forces qui s exercent sur le chassis ,c est certainement interressant mais ca vas te prendre beaucoup plus de temps que coller une ou deux lame de bois supplementaires ici ou la..........

Pearly Spencer a écrit:

Bonjour,

3dsman...
Ce pseudo est en rapport avec 3D Studio ?

oui :-), je bosse dans l'image de synthèse, j'ai commence sur 3dstudio4 (avant 3dsmax) en 98(mon pseudo date de la), j'ai fait du maya pendant quelques années
aujourd'hui je m'attaque a blender que je considère avoir atteint un niveau suffisant pour bosser professionnellement.

Leloublan a écrit:

Si tu veux modeliser toutes les forces qui s exercent sur le chassis ,c est certainement interressant mais ca vas te prendre beaucoup plus de temps que coller une ou deux lame de bois supplementaires ici ou la..........

bien sur :-)
je ne pensais pas modéliser toutes les forces (en fait je ne suis même pas sur de faire des simulations de RDM) mais avoir une idée de leur direction et intensité pour concevoir le cadre au mieux.
par contre je ferait bien un petit schéma synthétique pour visualiser ca rapidement.
En tout cas merci pour tes indications, ca me donne une bonne base de départ.

Salut 3dsman,

Si tu regardes ton pédalier depuis la droite tu vois le plateau

Les manivelles font 175 mm (0.175 mètre)
Le plateau à un rayon d'environ 100 mm (0.100 mètre)

Si ta pédale gauche est en haut et que tu appuies dessus avec 30 kg = 300 N

Cela crée un couple de 0.175 x 300 = 52.5 Nm

Alors la force sur la chaîne est de 52.5 / .100 = 525 Newton

Maintenant tu regardes ton pédalier depuis en haut
Tu tires une droite dans l'axe du vélo au centre de la bôme
Tu mesure la distance du centre de la pédale à l'axe central = .135 m
Tu mesure la distance du plateau au centre = 0.050 m

Tu aura donc un couple sur le boîtier du pédalier égale à :

0.135 x 300 = 40.5 Nm
Plus
0.050 x 525 = 26.25 Nm

Donc 40.5 + 26.25 = 66.75 Nm

Ton boîtier est un 68 mm de large
La distance entre l'axe du vélo est le bord du boîtier est de 0.032 mètre

La force est égale à 66.75 / 0.032 = 2'086 N = environ 210 kg

Donc c'est comme si tu tord ton boîtier de pédalier avec 210 kg vers l'arrière à gauche et 210 kg vers l'avant à droite


Etude statique sur un pédalier

ouah la vache ça c'est de l'explication!
et en plus je crois que j'ai tout compris :-)
il me reste plus qu'a trouver quelle épaisseur de bois est capable de se prendre ces forces dans les dents sans broncher, ça se calcule comment ça?

Leloublan a écrit:

Donc pour connaitre la force maxi sur la pedale ,mettre le pese personne contre le mur,s adosser a l autre mur et appuyer!!!!!!!!!

j'ai teste et je monte assez facilement a 50kg avec une jambe. Après c'est sûr que je fait pas 10 km en poussant comme ça mais en montée je risque de les faire non?
vous avez l'air tout les 2 de prendre 30kg comme référence, c'est une valeur basée sur quoi? feeling, essai en réel, mesures,...?

Euh perso je n ai pas donne de valeur pour la force sur la pedale
et concernant la force laterale sur la roue arriere (entrainant la torsion de la partie arriere )j ai ecrit SI LA FORCE EST DE 30 KG car je ne la connais pas
mais je suppose que c est de cet ordre......................................

ha oui effectivement, meaculpa :-)

3dsman a écrit:

ouah la vache ça c'est de l'explication!
et en plus je crois que j'ai tout compris :-)
il me reste plus qu'a trouver quelle épaisseur de bois est capable de se prendre ces forces dans les dents sans broncher, ça se calcule comment ça?

Leloublan a écrit:

Donc pour connaitre la force maxi sur la pedale ,mettre le pese personne contre le mur,s adosser a l autre mur et appuyer!!!!!!!!!

j'ai teste et je monte assez facilement a 50kg avec une jambe. Après c'est sûr que je fait pas 10 km en poussant comme ça mais en montée je risque de les faire non?
vous avez l'air tout les 2 de prendre 30kg comme référence, c'est une valeur basée sur quoi? feeling, essai en réel, mesures,...?

eh oui parfois on connait les forces et on ne sait pas calculer le dimensionnement de la structure et parfois c est le contraire..............
Si on sait calculer les forces en presence et on sait calculer la resistance de la structure on ne se poses pas de questions on fonce.........
Il y as plein de manieres d aborder une construction
Un exemple au hasard ,moi!
Consultations et observations des constructions qui ont fonctiones ,accumulation de donnees de ci de la Bref que du concret et du reel
Et une experience du bois et du composite dans le domaine bateau
A l oppose le post d Amidesign sur la construction d un quadricycle,commence a mi- 2008
C est a dire deux annees d elaboration de solutions sur bases theoriques .
Et aussi deux annees d eliminations de solutions sur bases theoriques
Au final pas d experience pratique et pas de quadricycle
Evidemment j admire cette approche theorique et cette possibilite de mettre en chiffres ce que je ferais par experimentation
Et le meilleur serait peut etre la collaboration entre un concepteur mathématicien et un constructeur pragmatique ,de ceux qui font des choses theoriquement impossible
Trop de temps passe derriere l ecran et vouloir chercher absolument a chiffrer le moindre effort peut se retourner contre le concepteur
Qui resteras un concepteur sur ecran.........
Alors je dirais regarde tous les trike en bois ou composite que tu peux
et feu, attaque la bete..............
c est pas un Airbus et les chutes ne devraient pas depasser les 20 cm de haut

Leloublan a écrit:

Trop de temps passe derriere l ecran et vouloir chercher absolument a chiffrer le moindre effort peut se retourner contre le concepteur
Qui resteras un concepteur sur ecran.........
Alors je dirais regarde tous les trike en bois ou composite que tu peux
et feu, attaque la bete..............
c est pas un Airbus et les chutes ne devraient pas depasser les 20 cm de haut

Effectivement c'est un risque :-)
de toute facon je ne compte clairement pas simuler toutes les forces et verifier qu'il n'y aura pas d'erreurs, j'ai clairement plus une aproche comme la tienne.
Maintenant, je me le modelise en 3d avant, d'une parceque ca m'eclate :-) de deux parceque ca me permet de voir son design avant construction et de trois parceque ca me permet de voir les erreurs les plus evidentes (pas de passage pour la chaine, pas de place pour tourner les roues, rigidite trop faible,...).
Mes question sur la RDM sont plus pour avoir une idée de la ou je doit adapter mon design en fonction de contraintes physiques (par exemple la barre qui tiens les pédales ou la triangulation de l'arrière).
Il est clair que je ne calculerais pas toutes les forces et les sections necessaires mais c'est pour avoir une idée aproximative.
J'ai presque un début de desing interessant je vous en poste des images des que c'est bon.

La modelisation est effectivement un super outil pour mettre en forme ses idees ,les partager et controller certain point sensible
J aimerai y venir mais je crains d y passer trop de temps etant amateur autodidacte...................

Ce projet m as l air de se presenter sous les meilleures auspices et on attends le dessin pour faire des commentaires constructifs

Hé ... c'est plaisant de voir un petit peu partout que tu es bien actif sur la recherche d'infos pour ton projet.

Perso, au début j'étais comme toi dans l'optique d'écarter un max de problèmes lors la phase de conception, pour ne pas avoir à faire x mille protos.
Mais à l'usage, je me rends compte aussi qu'il y a pas mal de choses que tu ne comprends / perçois qu'une fois l'objet entre tes mains. Même pas complètement achevé.

Pour revenir sur le "problème" de torsion dont il peut être question ici. Il faut bien comprendre que ce dernier est surtout problématique lors d'un virage serré à bonne vitesse. En effet, la roue arrière risque d'avoir le haut qui s'incline sur l'extérieur du virage et ainsi perdre en adhérence. Mais en soit, ça ne m'a pas encore empêché de prendre un virage à plus de 50km non plus. Le tout, c'est de rattraper avec le frein extérieur.
Sinon, à mon sens, la force latérale appliqué au niveau de la roue arrière et d'autant plus grande que la roue à un grand diamètre ... c'est peut-être aussi pour toi le moment de se poser la question de mettre un 20 ou 26'' à l'arrière.

Pour la RDM pure, au niveau de l'amateur, je ne crois pas qu'il soit vraiment possible de mettre bien tout en évidence par le calcul. Dans le cas de mon Zelo, la forme était bien trop non régulière pour appliquer des formules de base. J'ai donc tout joué au feeling.
Pour moi, le secret, c'est de trianguler le plus possible pour alléger au max la structure. Il ne sert à rien de faire des grosses sections. Typiquement, ça serait à refaire, par endroit, je le ferais moins épais / large mon cadre ...

Sinon, question pression sur la pédale, il faut pas oublier que cette dernière est quand même contrée par le tension de la chaine en sens inverse, donc en soit la la bôme ne se prends pas tout ça comme si tu le faisait à vide (sans chaine)

La bonne approche est de d'abord dessiner quelque chose de beau sans aucun calcul

Si c'est esthétique

Si c'est logique

Si tu penses trianguler l'arrière

Si tu arrives à imaginer ton vélo fini

Si tu as des croquis et des dessins

Et tout ceci sans calcul

C'est l'approche du designer pour les voitures ou de l'architecte pour les bâtiments

Seulement ensuite tu calcules les sections

Par exemple un constructeur du dimanche dessine une bôme de vélo couché en zigzag parce qu'il trouve ça beau
C'est ensuite à l'ingénieur de calculer la section du tube pour qu'il résiste aux contraintes de cette architecture

En règle générale les architectures sont souvent semblables car elle résulte des expériences des autres et de l'histoire des technologies (du vélo couché)

Un bon concepteur doit avoir une grande culture technique
Ta culture est celle du bois

Un bon vélo en bois a le même poids qu'un bon vélo en acier
Seuls les matériaux composites et les céramiques dépassent leurs caractéristiques et permettent des constructions plus légère

Sache encore que le bois à une résistance en traction d'environ 50 N/mm² (5 kg/mm²)

Donc notre force de 2'000 Newton demande une planche de section de 2'000 / 50 = 40 mm²
En prenant un coefficient de sécurité de 4 la section devient 160 mm²

Cela fait que ton boîtier de pédalier doit être tenu de part et d'autre par deux planchettes de 40 x 4 mm

Oui bo, la pédale droite n'engendre quasiment pas de contraintes car la chaîne est à droite

3dsman a écrit:

...J'ai presque un début de desing interessant je vous en poste des images des que c'est bon.

N'hésites surtout pas

bon voila le travail en cours:


j'ai essaye de faire quelque chose de souple pour amortir les sautes de la route mais tout de meme triangulé pour la solidite.
Je me demandais aussi s'il serait possible de faire cela en deux pieces boulonnées (pour pouvoir demonter et stocker plus facilement): l'arc pedalier/siege et le triangle des 3 roues
il me reste a mettre en place la chaine avec son derailleur et le mecanisme des roues avants.

Pour le pédalier j'y ai réfléchi et peut être que je pourrais envisager de noyer une plaque d'alu dans le bras en bois pour le renforcer.
Sur un forum de construction d'arcs ils me conseillent de recouvrir mon bois de fibre de verre pour améliorer les caractéristiques mécaniques (c'est discret et ca renforce pas mal a priori).
c'est etrange d'avoir une pedale qui force a fond sur la structure et l'autre qui force peu?! Ne serait il pas envisageable de mettre les pignons au milieu, entre les deux pédales exactement avec un roulement de chaque cote?

merci d'avance pour vos remarques.

Joli modèle ! On voit bien que la modélisation, c'est ton truc

Sinon, à l'observation de ton modèle, il me viens quelques remarques :
- Je pense que la géométrie du triangle (entre les trois roues) ne corrigera pas complètement l'éventuelle problème de torsion. C'est bête à dire, malheureusement, je n'ai pas vraiment de solution alternative à t'apporter. Si ce n'est Qu'à mon sens, il manque un triangle dans la coupe latérale du trike. Genre un truc qui prend un point haut (comme le haut du siège) et qui revient en appuis sur l'horizontal et cela à gauche comme à droite. Bon, bien entendu le problème d'esthétique dans tout ça est autre ... . Hmmm ... j'ypense, pourquoi ne pas imaginer une structure en forme de pyramide à base triangulaire ?
- Je pense qu'il y a un vraie faiblesse au niveau de la bôme est du siège. C'est tout de même cette partie qui supporte tout ton poids et ça me semble de ce fait pas suffisant.
- Un autre point, est qu'il serait peut-être bon d'anticiper dans la position des pivots avant (pas fait pour l'instant), l'angle de chasse. Pour que cet angle soit dans le prolongement du cadre et non pas en cassure de la continuité. Encore une fois, c'est juste un avis, mais ça me semble plus résistant avec moins de matière d'être dans la continuité.

Sinon, pour revenir sur le conseil des archers par rapport au tissus de verre, je peux te dire que d'une certaine façon, j'ai utilisé cette technique. Mais ua lieu de le mettre à l'extérieur, il est à l'intérieur, entre les couches au points de jonctions qui me semblais subir les plus fortes contraintes. Je ne peux pas dire la résistance qu'aurait eu le cadre si je ne l'avais pas fait, mais dans tous les cas, ça ne peut pas affaiblir la structure.

Par rapport au boulonnage, c'est certain que ça peut être pratique pour gérer l'encombrement. J'ai le souvenir cet été d'un contrôleur de train italien qui m'a bien fait comprendre que la prochaine fois il n'accepterait pas mon Zelo dans le train, jugeant celui ci comme trop encombrant.
Mais si je peux donner mon avis, je te déconseille ce type de jonction. C'est pour moi un point de faiblesse. D'une par parce que tu troue la matière et d'autre part parce que c'est sujet à des jeux qui peuvent s'accentuer avec le temps. La magie du lamellé, c'est de pouvoir faire du monobloc avec un design tout de même pas trop "cubique", alors colle !

bo a écrit:

Joli modèle ! On voit bien que la modélisation, c'est ton truc

merci :-)

bo a écrit:

Sinon, à l'observation de ton modèle, il me viens quelques remarques :
- Je pense que la géométrie du triangle (entre les trois roues) ne corrigera pas complètement l'éventuelle problème de torsion. C'est bête à dire, malheureusement, je n'ai pas vraiment de solution alternative à t'apporter. Si ce n'est Qu'à mon sens, il manque un triangle dans la coupe latérale du trike. Genre un truc qui prend un point haut (comme le haut du siège) et qui revient en appuis sur l'horizontal et cela à gauche comme à droite. Bon, bien entendu le problème d'esthétique dans tout ça est autre ... . Hmmm ... j'ypense, pourquoi ne pas imaginer une structure en forme de pyramide à base triangulaire ?

c'est un peu ce qu j'ai essaye de faire (on vois sur l'image arriere deux petites barres courbées un peu comme dans ton modele) mais peut etre es-ce insuffisant?
je les ai fait petites pour qu'ils servent d'amortisseur (j'avais même pensé a mettre des amortisseur de velo mais ca aurait peut etre ete moins joli, a voir...)
Je devrais les epaissir? les faire partir de plus haut?

bo a écrit:

- Je pense qu'il y a un vraie faiblesse au niveau de la bôme est du siège. C'est tout de même cette partie qui supporte tout ton poids et ça me semble de ce fait pas suffisant.

c'est au niveau de l'arriere que tu pense que ca vas forcer? si je renforce mes deux petits "amortisseurs" ca devrait le faire non?

bo a écrit:

- Un autre point, est qu'il serait peut-être bon d'anticiper dans la position des pivots avant (pas fait pour l'instant), l'angle de chasse. Pour que cet angle soit dans le prolongement du cadre et non pas en cassure de la continuité. Encore une fois, c'est juste un avis, mais ça me semble plus résistant avec moins de matière d'être dans la continuité.

ca effectivement vas falloir que j'y réfléchisse :-)
Y a il un thread sur le forum ou je pourrait trouver les angles utilisés pour le train avant d'un trike?

bo a écrit:

Sinon, pour revenir sur le conseil des archers par rapport au tissus de verre, je peux te dire que d'une certaine façon, j'ai utilisé cette technique. Mais ua lieu de le mettre à l'extérieur, il est à l'intérieur, entre les couches au points de jonctions qui me semblais subir les plus fortes contraintes. Je ne peux pas dire la résistance qu'aurait eu le cadre si je ne l'avais pas fait, mais dans tous les cas, ça ne peut pas affaiblir la structure.

Je pense que je ferait ca a la fin si je vois que certaines parties sont un peu faibles. (peut être que j'en mettrais aussi en préventif dans la barre du pédalier :-))
En fait en mettre a l'extérieur doit être plus efficace qu'a l'intérieur a mon avis (ca te crée une surface plus résistante mécaniquement la ou les contraintes sont les plus fortes) Ou alors pour avoir une esthétique "tout bois" peut être que mettre les fibres entre les couches extérieures peut suffire (dans ton cas ou tu avait 15 feuilles il aurait peut être suffi d'en mettre entre les 3/4 feuilles du dessus et du dessous parce que les fibres du milieu ne doivent pas travailler des masses)

bo a écrit:

Par rapport au boulonnage, c'est certain que ça peut être pratique pour gérer l'encombrement. J'ai le souvenir cet été d'un contrôleur de train italien qui m'a bien fait comprendre que la prochaine fois il n'accepterait pas mon Zelo dans le train, jugeant celui ci comme trop encombrant.
Mais si je peux donner mon avis, je te déconseille ce type de jonction. C'est pour moi un point de faiblesse. D'une par parce que tu troue la matière et d'autre part parce que c'est sujet à des jeux qui peuvent s'accentuer avec le temps. La magie du lamellé, c'est de pouvoir faire du monobloc avec un design tout de même pas trop "cubique", alors colle !

En fait je suis en apart donc le problème de l'encombrement est un peu critique :-) effectivement il vas falloir réfléchir a la problématique de la solidité et des jeux qui peuvent apparaitre.
si vous avez des idées...

3dsman a écrit:

Y a il un thread sur le forum ou je pourrait trouver les angles utilisés pour le train avant d'un trike?

Il faut faire une recherche sur ackerman sur le forum
ou le post de amidesign sur sa construction de trike, c'est bien documenté.

Des éléments de réponse là:
http://www.hellbentcycles.com/trike_projects/Recumbent%20Trike%20Design%20Primer.pdf
Et là:
http://velorizontal.1fr1.net/le-coin-du-constructeur-amateur-f10/construction-trike-t972.htm?highlight=construction



Peut être devrais-tu abaisser le centre de gravité de ton engin en abaissant le siège.

La bôme me semble un peu frêle, aussi.

Voici un petit schéma pour illustrer mon histoire de pyramide :


Je vois bien que c'est un peu le principe de ce que tu as suivi, mais tu as le même problème que moi à savoir que le siège fait une "arrête" au lieu de faire un "face" de cette pyramide.

ha ok, j'avais pas bien compris, c'est toujours plus clair avec un schema :-)
donc ce principe d'une seule barre pour soutenir le siege pose un probleme sur le tiens? ca tord dans les virages c'est ca?
En fait ca m'embette un peu d'enlever la barre principale, elle offre l'avantage de fournir une structure de réglage du siège asse pratique.
Je vais essaye de voir ce que ca donne en élargissant sa base pour répartir les forces de torsion.

@ Pearly Spencer:
merci pour tes liens, ca vas m'etre bien utile.
je vais essayer de voir ce que ca donne avec le siege un peu plus bas (je me suis base sur la vue de cote du zelo pour les cotes http://blog.borisbeaulant.com/wp-content/uploads/2009/02/mise-en-plan-tricycle.pdf)
et je vais voir avec une bôme un peu plus balaise :-)

Beau travail de modelisation qui me fait rever...........
Un superbe siege qui a lair tres confortable
il y as un style .......mais je trouve que le bois t as conditionne une structure assez haute comme le disait PS
J ai essaye au Spezi le Catrike et le ICE plus haut et la sensation etait immediatement
differente
Disons un Kart et une grosse limousine allemande Nettement moins fun
Question dessin du chassis deux remarques au premier coup d oeil
1 -s assurer que la roue ne vas pas toucher le Y qund elle est braquee au max
2 -je ne comprends pas comment tu vas faire la liaison en croix entre la bome et la traverse avant
Un collage en bois de bout ne tiendras pas et entcroise le lammele avec des coupes a mi bois ne m emballe pas non plus

Pour le trike dans le train italien c est assez simple meme un velo couche n est pas accepte,point final..........

Je deconseille les assemblages boulonnes ou visses
J ai encore tente le coup en realisant le siege a armature bois lammelle du LELOUBLAN Nr 3
(voir le lien dessous ) et apres quelques tentatives vis +epoxy et boulons traversants je suis chaque fois rentre a pied en poussant le bent...............
j ai fini par virer toute la feraille et j ai liguature tous les assemblages avec du fil carbone stratifie epoxy
ca n as plus bouge ,le siege complet avec mesh fait 800gr

si je devais absolument faire un trike en bois et demontable j essayerai de prevoir des
logements ou encastrements que je bloquerai avec une ligature avec du fil polyester
pre- etire ou spectra 2 a 3 mm..........................

certains multicoques d inspiration polynesienne ont la structure (bras et coques)assembles de la sorte
et ca ne les empeches pas de faire le tour du monde